JP4003142B2

JP4003142B2 - オイルミスト除去用空調方法及びその装置

Info

Publication number: JP4003142B2
Application number: JP16018397A
Authority: JP
Inventors: 惇 ▲高▼橋; 健二川崎; 圭一石塚
Original assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Current assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Priority date: 1997-06-17
Filing date: 1997-06-17
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2017-06-17
Also published as: JPH116631A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オイルミストを発生する例えば機械工場内の空気環境を向上するオイルミスト除去用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば機械加工工場や精密機械工場における金属材料などの切削や精密加工に用いる切削油及び鋳物工場で用いる鋳物砂の固形剤から発生するオイルミストは、その侭では作業者の健康障害を起こす。またその濃度により青白く煙り或いは乳白色に煙るため、見通し距離が減少し作業の安全性及び製品の品質が阻害する要因となることから、除去することが望まれており、これらの工場では、オイルミストが発生しにくいように切削油を冷却したり、発生するオイルミストを発生源の近傍で局所排気装置で捕集して排除してきたが、これでも完全にオイルミストを捕集することができず、一部は壁等に付着するものの、一部は空間に放出されて工場内の製造工程全体に拡散し、蓄積してある濃度が維持されていた。
【０００３】
そこで、従来、オイルミストの除去装置として、ａ）衝突形のデミスタやフィルタ、ｂ）空気の膨脹と収縮を繰り返す気流を形成し、オイルミストのコアギュレーションを促進し、粒子径を増加させて付着による捕捉効率を向上させる機械的な捕捉機構、ｃ）ガス吸収塔として広く知られているスクラバーなどが用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来装置は、室内空気のオイルミストを除去することができるものの、空気を循環使用できるほどの捕捉効率ではなく、室内温度等の空気調和を同時に行なうときは、別個に高性能フィルタなどを更に設備しなければならず、装置構成が複雑になって維持コスト高になるという欠点がある。
【０００５】
本発明は、上記したオイルミスト除去用空調方法及び装置の欠点を解消し、室内空気のオイルミストの除去と同時に室内温度を調節することができる構成が簡単なオイルミスト除去用空調方法及び装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明のオイルミスト除去用空調装置は、室内からオイルミストを含む空気を導入し、内部に配設されたノズルから前記空気に水を噴霧して気液接触させるサイクロンであって、前記ノズルは内部に導入された空気の旋回方向に沿って水を噴霧するとともに、外筒の内面に水を噴霧するノズルを別に設けたサイクロンと、該サイクロンから排出された水を貯める水槽と、該水槽内の水の温度を調節する温度調節手段と、該温度調節手段により温度調節された排水を前記ノズルから噴霧させる水循環手段とを具備し、オイルミストが除去され且つ所定温度に調節された空気をサイクロンから室内に戻すように構成したことを特徴とする。前記水循環手段は、油水分離手段を備え、前記温度調節手段は、サイクロンから室内に戻される空気の温度の計測値から水循環手段にて噴霧される水の温度を調節するものである。
【０００７】
請求項１及び２記載のオイルミスト除去用空調方法及び装置によれば、簡単な構成で室内空気のオイルミストを除去することができると同時に室の温度を調節することができる。請求項５記載の構成によると、噴霧ノズルによる水の噴霧は、空気の旋回流の形成を阻害することがなく、さらには積極的に促進するので、噴霧による微細な水滴はオイルミストを捕捉するばかりでなく、オイルミストをより多く外筒４の内壁まで移動させることができ、請求項６記載の構成によると、内壁に付着したオイルミスト及びオイルミストを含む水滴は、噴霧ノズル７で水を噴霧することにより外筒４の内壁面に形成された連続する薄い水膜が流下することにより流下するので、オイルミストがサイクロン２から効率よく除去される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明実施のオイルミスト除去用空調装置の一例を図面を参照して説明する。
図面において、１は、例えば機械工場においてオイルミストを発生する製造工程（図示しない）が行われる室、２はサイクロン、３は熱源機器例えばヒートポンプである。サイクロン１は、上部に空気導入口４ａを、下部に排出口４ｂをそれぞれ有し、下部が漏斗状に形成された外筒４と、外筒４内に配置され下端が外筒４内に開口し上部が排気口５ａを形成する排気管５と、該排気管５の外周に近接して配設された複数個の噴霧ノズル６と、外筒４の近傍にほぼ均等に分布して配設された複数の噴霧ノズル７とから成っている。該サイクロン２の空気導入口４ａはダクト８ａにより室１に接続され、その排気口５ａはダクト８ｂにより２次サイクロン９又はデミスタと吸引型のファン１０を介して室１に接続されている。尚、サイクロン２と、２次サイクロン９又はデミスタと、サイクロン２と２次サイクロン９又はデミスタとの間の空気配管又はダクト８ｂと、該２次サイクロン９又はデミスタと室１までの配管又はダクト８ｂにはそれぞれ十分に断熱施工されている。
【０００９】
サイクロン２の排出口４ｂ及び２次サイクロン９又はデミスタの排出口は水槽１１の槽内水１２に浸漬され、オイルミスト分の浮遊に際しての分散を妨げ且つ排出口４ｂの水封をとっている。そして複数の噴霧ノズル６及び７は、水循環手段として、取水口１３が槽内水１２に浸漬され、ポンプ１４及び調整バルブ１５が介入接続された配管１６にそれぞれ接続されている。尚、図示しないが、配管１６はサイクロン２の内部に導入し、外筒４の内壁及び排気管５の外壁に沿って巻回又は上方から下方に延ばして複数の噴霧ノズル６及び７に接続される。
【００１０】
噴霧ノズル６は、図２に示すように、サイクロン２への導入される空気の気流旋回方向（矢示）と同一で且つ接線方向に向けて配置されており、噴霧ノズル７は、図３に示すように、水を噴霧してサイクロン２の外筒４の内壁に薄い水膜を形成するような方向に向けて図２（Ａ）に示すように内壁面の全周に亘って分布されて配置されている。
【００１１】
水槽１１には、図４に明示するように、水面より低い高さの少なくとも１個の円筒形状の堰１７が設けられている。これは、サイクロン２から排出される槽内水１２を静水状態にして、内側では水とオイルミストが激しく混合しているのを、外側ではオイル成分と水を分離した状態にして上方に均一にオイル成分を浮遊させるためと、塵埃等を給水管１３が吸わないようにするためと、運転時にフアン１０によりサイクロンの内部が負圧で排出口４ｂ内の水位が水槽１１の水面より高い位置にあるので、運転停止時に、排出口４ｂ内の水槽１１の水面より上部の水が落下して水槽１１全体に広がることを防止するためのものである。堰１７の外側には、配管１６の取水口１３としての例えば吸水管１３Ａが配置され、また水面には、これをカバーするように、オイルミストを含む噴霧水からオイル成分を吸着し、凝固させるオイル吸着・凝固剤１８が浮遊・配置されている。尚、吸水管１３Ａは堰１７の外側の水槽１１底部に設けられ、多数のパンチング孔を有する筒状の構造を有するもので、多数の小孔を有することにより、吸引表面積の総和が大きく、その結果吸引速度を遅く抑えることができ、油滴を吸引することを防止し、油水分離の状態を確実に維持できる。オイル吸着・凝固剤１８は、疎水性で、自重の５倍程度のオイルを吸着・凝固する例えば炭化水素ポリマーと添加物から作られた粒状体（例えば、米国ＨＡＺ−ＭＡＴ社の商標名ラバライザー）で、これは例えば綿布製又は化学繊維製の布袋に充填して２個の半円環状マット状又は膜状に形成されたものであり、２個の半円環状に形成したことにより取換え時に外しやすく、保守が容易になっている。
【００１２】
水槽１１の槽内水１２の水位は、水位検出器１９ａにより検出され、水位調節計１９により一端が給水源（図示しない）に接続され他端が水槽１１に開口する管路２０に介入された三方バルブ２１を制御することにより所定のレベルに維持するように構成されている。
【００１３】
熱源機器例えばヒートポンプ３は、水槽１１の槽内水に入れられた熱交換器３ａにより水槽１１の槽内水１２を加熱又は冷却するもので、その加熱量又は冷却量は熱交換器３ａへの管路２２に挿入された三方バルブ２３の制御による水量又はヒートポンプ本体の出力容量を制御することにより変えられる。図示の例では、サイクロン２から２次サイクロン９又はデミスタと吸引型のファン１０を介して室内に戻される空気の温度をダクト８ｂに挿入された温度センサ２４ａにより検出し温度調節計２４により三方バルブ２３を制御し、槽内水１２を所定温度に制御するようになっている。
【００１４】
前記空調装置においては、オイル吸着・凝固剤１８を使用してサイクロン２から排出された噴霧水のオイル成分を除去したが、管路中にオイルフィルタを設けてもよく、或いは排水の一部を捨てた後市水で希釈し、又は排水を気化したものからオイル成分を分離するなど種々の油水分離手段を用いることができる。
【００１５】
図１において、１５ａは配管１６に設けられる圧力計で、これを用いたときは、調整バルブ１５を電動２方弁に代えると共に、圧力計１５ａが圧力の上昇を検知すると電動２方弁の開度を大きくし、開度を全開にしても、なお設定圧より高い場合、ポンプ１４の能力を大きくして運転するようにする図示しないコントローラが設けられる。
【００１６】
次に前記オイルミスト除去用空調方法及びその装置の作用を説明する。
【００１７】
室１に発生したオイルミストを含む空気は、吸引型のファン１０によりダクト８ａを介して空気導入口４ａからサイクロン２内に導入され、外筒４内を旋回する。この空気の気流旋回方向（矢示）と同一で且つ接線方向に向けて配置された噴霧ノズル６による水の噴霧は、空気の旋回流の形成を阻害することがなく、さらには積極的に促進するので、噴霧による微細な水滴はオイルミストを捕捉するばかりでなく、オイルミストをより多く外筒４の内壁まで移動させる。内壁に付着したオイルミスト及びオイルミストを含む水滴は、噴霧ノズル７で水を噴霧することにより外筒４の内壁面に形成された連続する薄い水膜が流下することにより流下するので、オイルミストはサイクロン２から効率よく除去される。サイクロン２の排出口４ｂから排出されたオイルミストを含む噴霧水は、水槽１１に貯留され、オイルミストは、オイル吸着・凝固剤１８に吸収・凝固されて槽内水１２と分離される。この槽内水１２の温度は、室内に戻される空気の温度をダクト８ｂに挿入された温度センサ２４ａにより検出し温度調節計２４によりヒートポンプ３の管路２２に挿入された三方バルブ２３を制御することにより所定の温度に制御される。水槽の所定温度に制御された槽内水１２は、取水口１３即ち給水管１３Ａからポンプ１４により吸引され、噴霧ノズル６及び７から噴霧されて循環される。かくして、オイルミストが除去された空気は、噴霧水により所定温度に調節されて排気口５ａから空気配管又はダクト８ｂ、二次サイクロン９又はデミスタ、吸引型のファン１０及び空気配管又はダクト８ｂを経て室内に放出される。尚、調整バルブ１５を調整して循環水量を調整するか又は図示のように配管１６に圧力計１５ａを設け、調整バルブ１５を電動２方弁として、圧力計１５ａでノズル送水圧を計測し、設定ノズル送水圧を維持できるように該電動２方弁の開度を自動調節することにより、噴霧する水量と処理空気量［この処理空気量（サイクロンへの導入空気量と室への供給空気量）は旋回流を安定に形成するために固定されていることが望ましい。）の比率を調整し、オイルミストの除去効率を調節することができる。前記した圧力計１５ａ及び電動２方弁等から構成された手段は、噴霧ノズル６、７の詰まりや、図示しないストレーナの詰まりにより設定水量が噴霧ノズル６、７から吐出されないという事態を回避する手段を構成するもので、ポンプ１４を定流量で動かしている間に圧力の上昇を検知すると信号が図示しないコントローラに送られ、電動２方弁の開度を大きくし、該電動２方弁を全開にしてもなお設定圧より高い場合は、ポンプ１４の能力を大きくして運転する。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、簡単な構成で室内空気のオイルミストを除去することができると同時に室内温度を調節することができる効果を有し、また、オイルミストが従来のものより効率よく除去することができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施のオイルミスト除去用空調装置の一例の構成を示す線図。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、サイクロンの排出管及び噴霧ノズルの切断平面図並びにサイクロンの要部の切断側面図。
【図３】サイクロンの外筒及び噴霧ノズルの切断側面図。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、水槽の断面図及び平面図。
【符号の説明】
１…室２…サイクロン
３…ヒートポンプ４…外筒
５…排気管６…噴射ノズル
７…噴射ノズル９…二次サイクロン
１１…水槽１２…槽内水
１５…調整バルブ１７…堰
１８…オイル吸着・凝固剤１９…水位調節計
２４…温度調節計

Claims

室内からオイルミストを含む空気を導入し、内部に配設されたノズルから前記空気に水を噴霧して気液接触させるサイクロンであって、前記ノズルは内部に導入された空気の旋回方向に沿って水を噴霧するとともに、外筒の内面に水を噴霧するノズルを別に設けたサイクロンと、該サイクロンから排出された水を貯める水槽と、該水槽内の水の温度を調節する温度調節手段と、該温度調節手段により温度調節された排水を前記ノズルから噴霧させる水循環手段とを具備し、オイルミストが除去され且つ所定温度に調節された空気をサイクロンから室内に戻すように構成したことを特徴とするオイルミスト除去用空調装置。
水循環手段は、油水分離手段を備えたことを特徴とする請求項２記載のオイルミスト除去用空調装置。
温度調節手段は、サイクロンから室内に戻される空気の温度の計測値から水循環手段にて噴霧される水の温度を調節するものであることを特徴とする請求項１又は２記載のオイルミスト除去用空調装置。